Технологический институт Южного федерального университета. Утилизация суспензии после реагентной очистки сточных вод в производстве силикатных изделий

Г. А. Галимова, И. Е. Петренко

При локальной очистке производственных стоков, особенно при обработке воды химическими реагентами для выделения из неё нерастворимых примесей, количество образующихся отходов может достигать 10-40% расхода сточных вод. Проблема обезвреживания и утилизации осадков, выделяемых в процессе очистки сточных вод, является актуальной, наиболее сложной, а технология обработки -наименее разработанной. Наиболее рациональное решение данной проблемы может позволить с меньшими экономическими и трудозатратами подготавливать отходы к дальнейшему хранению или утилизации.

Несмотря на опыт утилизации осадков сточных вод машиностроительных предприятий в различных отраслях промышленности, последние зачастую вывозят на захоронение на свалки, шламонакопители и хранилища другого типа.

На очистных сооружениях автомобильного завода после реагентной очистки сточных вод на станции нейтрализации образуется суспензия с влажностью до 95%.

В открытых бетонных бассейнах (иловые карты), куда перекачивается суспензия, влажность суспензии за счет испарения в зависимости от времени года и температуры окружающей среды снижается до 65 - 75%. Но в связи с расширением производства объем стоков и соответственно отходов увеличивается. На полигоны вывозится суспензия с влажностью 80 - 90%. Складирование суспензии на полигонах не решает проблему защиты окружающей среды от загрязнений, т.к. создается опасность загрязнения грунтовых вод, образования газов при наличии в составе органических веществ.

Обезвоживание суспензии с такой влажностью является очень энергоемким и дорогостоящим процессом. В настоящее время проектируется установка обезвоживания в нутч-фильтрах.

Утилизация суспензии станции нейтрализации позволит решить две проблемы: снижение загрязнения окружающей среды и сбережение ресурсов. Из химического анализа видно, что в сухом остатке суспензии около 36% СаО, 35% SiO₂, т.е. более 70% минеральной части (таблица 1).

Наиболее близким к таким системам является состав силикатных изделий. К силикатным изделиям относятся: силикатный бетон, силикатные облицовочные плиты, силикатный кирпич. Сырьевыми компонентами для изготовления силикатных изделий являются воздушная известь и кварцевый песок. Технологический процесс изготовления силикатных изделий включает следующие этапы: перемешивание компонентов; гашение вводом воды; прессование; автоклавная обработка.

Предлагается вместо воды для гашения известково-песчаной смеси использовать суспензию со станции нейтрализации в количестве 6-7% от массы.

Сущность превращения известково-песчаной смеси из легко размокающего слабого материала в прочный водостойкий камень заключается в следующем.

При обычных температурах известь и песок не взаимодействуют, но при повышении давления водяного пара до 0,8-1,6 МПа и соответственно температуры 175-1900°С они взаимодействуют достаточно интенсивно, при этом прочность камня обеспечивается не физическим сцеплением гидратных новообразований вяжущего с зернами заполнителя, а химическим взаимодействием извести и кварцевого песка по реакции

х Са(ОН)₂ + SiO₂ + m H₂O = x CaO SiO₂ n H₂O

В процессе автоклавной обработки при температуре более 1000С силикат натрия разлагается с образованием сс-кварца.

Были проведены расчеты по изменению состава суспензии в силикатных изделиях в зависимости От влажности. Расчеты показали, что в силикатных изделиях содержание компонентов суспензии в зависимости от ее влажности снижается более 150 раз. Наличие в суспензии незначительного количества, кроме гидроксида кальция и а-кварца, других примесей не должно отразится на свойствах силикатных изделий.

Были проведены стендовые испытания по вводу суспензии в известко-во-песчаную смесь. Образцы-кирпичи были заформованы под давлением 16,5 МПа. Для получения сравнительных данных были заформованы образцы по обычной технологии, т.е. с водой. Пропарка образцов проводилась в автоклаве при давлении водяного пара 1,5МПа и температуре 1800°С.

Результаты физико-механических испытаний показали, что по прочности кирпич соответствует марке 150, такой, какая была запланирована.

Дальнейшие исследования проводили в цехе по производству силикатного кирпича Стройкомплекса «Брик». Специально изготовленные емкости с исследуемой суспензией подключали к форсункам подающим воду в смеситель-гаситель. При недостаточном увлажнении докорректи-ровка сырьевой шихты осуществлялась во втором смесителе-гасителе. Последующие операции проводились по существующей технологической схеме. Выпущено 400 штук опытной партии силикатного кирпича.

Характеристики сырьевой шихты и результаты физико-механических испытаний силикатного кирпича приведены в таблице.

Результаты испытаний показали, что силикатный кирпич, полученный с использованием суспензии после реагентной очистки сточных вод, по всем параметрам идентичен заводскому силикатному кирпичу.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о возможности использования суспензии станции нейтрализации в производстве силикатных изделий.